Ein verbesserter Kolophoniumtransferprozess zur Reduzierung von Rückstandspartikeln für Graphen

Hintergrund

Die isolierte zweidimensionale (2D) Natur von Graphen hat aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften großes Interesse geweckt. Diese hervorragenden Eigenschaften werden jedoch dem isolierten einschichtigen Graphen zugeschrieben. Zu diesen einzigartigen Eigenschaften gehören eine mechanische Bruchfestigkeit von ~ 130 GPa [1] und ungewöhnliche elektrische Eigenschaften [2,3,4] im Vergleich zu anderen Halbleitermaterialien, d. h. eine Elektronenbeweglichkeit über 2,5 × 10 ⁵ cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ bei Raumtemperatur [5]. Aufgrund der oben erwähnten seltenen Eigenschaften hat sich Graphen zu einer der vielversprechendsten Alternativen für Si entwickelt. All diese Eigenschaften machen Graphen dazu, in die neue Generation von Technologien einzusteigen, die über die Grenzen konventioneller Halbleitermaterialien hinausgehen [6,7,8].

Die oben beschriebenen Eigenschaften beziehen sich hauptsächlich auf intrinsisches Graphen. Um diese komplexen Eigenschaften zu erreichen, ist in Wirklichkeit ein großflächiges Wachstum von Graphen erforderlich. Für das Wachstum von Graphen ist die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von großflächigem einschichtigem Graphen [9]. Es erfordert jedoch ein Metallsubstrat wie Cu unter Verwendung des CVD-Verfahrens, um Graphen zu züchten. Um die hervorragenden Eigenschaften von Graphen vollständig nutzen zu können, muss das gewachsene Graphen auf eine Vielzahl von Substraten übertragen werden. Da CVD-gezüchtetes Graphen für die Anwendung in elektronischen Hochleistungsgeräten und transparenten Elektroden attraktiver ist [10, 11], wurden daher verschiedene Methoden entwickelt, um es auf das Isoliermaterial wie Polydimethylsiloxan (PDMS) zu übertragen [12 ], Polymethylmethacrylat (PMMA) [13,14,15,16] und Polycarbonat (PC) [17]. und gefolgt von der Entfernung dieser Polymere durch Auflösen in organischen Lösungsmitteln. Trotz intensiver Sorgfalt bei solchen Verfahren machen es die starke Wechselwirkung zwischen Polymeren und Graphen sowie die geringe Löslichkeit von Polymeren in Lösungsmitteln leider ziemlich schwierig, Polymerrückstände vollständig zu entfernen. Die verbleibenden Polymerrückstände und Schäden für das übertragene Graphen verschlechtern unweigerlich die Leistung von Geräten auf Graphenbasis erheblich. Daher stellen die resultierende Oberflächenrauhigkeit und Beschädigung des übertragenen Graphens eine große Herausforderung bei der Verbesserung der optischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Graphen dar [18, 19]. Um diese Eigenschaften voll auszuschöpfen, ist ein skalierbares Transferverfahren sehr erwünscht, bei dem die Anforderungen an weniger Beeinträchtigungen und Polymerfreiheit erfüllt werden können.

Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss zunächst der Grund für die Beeinträchtigungen auf der Oberfläche von Graphen untersucht werden. Die Beeinträchtigungen resultieren hauptsächlich aus der Entfernung der Polymerschutzschicht in Lösungsmitteln. Der Zweck dieser Polymerschutzschicht besteht darin, das Graphen vor Falten, Reißen und Rissen zu schützen. Eine gute Schutzschicht sollte eine niedrige Adsorptionsenergie (E _Anzeige. ), gute Trägerfestigkeit und gute Löslichkeit in Lösungsmitteln und letzteres garantiert das leichte Entfernen dieser Schutzschicht nach dem Graphentransfer. Kürzlich Kolophonium (C₁₉ H₂₉ Von COOH), einem kleinen natürlichen organischen Molekül, wurde berichtet, dass es eine gute Schutzschicht mit niedrigem E . bildet _Anzeige (1,04 eV) im Vergleich zu weit verbreitetem PMMA (E _Anzeige> 1,45 eV), eine gute Stützfestigkeit und vor allem eine leichte Entfernung in Lösungsmitteln aufgrund der intrinsischen Eigenschaft als kleines Molekül [20]. Daher fördert Kolophonium unser Interesse, einen sauberen und beschädigungsfreien Transfer von CVD-gewachsenem Graphen zu unterstützen, immens.

Hiermit beschreiben wir den Kolophoniumtransfer von CVD-gezüchtetem Graphen, das sich als gut löslich in organischen Lösungsmitteln erwiesen hat, eine schwache Wechselwirkung mit Graphen aufweist und eine ausreichende mechanische Stützfestigkeit bietet. Die Glasübergangstemperatur von Kolophonium beträgt 70°C. Da in unserer Arbeit bei Verwendung des Kolophoniumtransferverfahrens noch nennenswerte Polymerrückstände vorhanden sind, wird ein verbessertes Kolophoniumtransferverfahren vorgeschlagen, bei dem eine Anisol-Überbeschichtung eingeführt wird, um die Polymerrückstände deutlich zu reduzieren. Darüber hinaus werden die Proben vor dem Eintauchen in Aceton zum Auflösen der schützenden Polymerschicht auf Graphen, dh Kolophonium und Anisol/Kolophonium, bei 100 °C, 150 °C und 200 °C 30 Minuten lang gebacken, um zu prüfen, ob das Backen Auswirkungen hat zur Entfernung von Polymerrückständen und zur Verbesserung der Oberflächenrauheit von Graphen im übertragenen Zustand. Die Ergebnisse wurden mit dem vorherrschenden PMMA-Transferprozess verglichen.

Präsentation der Hypothese

Die hier verwendeten Graphenproben wurden auf einer 25 µm dicken Kupferfolie (Cu) gezüchtet (5 × 5 cm ² ) durch chemische Gasphasenabscheidung bei niedrigem Druck (LPCVD) in einem Quarzrohrofen [21, 22]. Anfänglich wurde die Kupferfolie in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1010 °C und 300 Pascal Druck für 1 Stunde getempert. Anschließend erfolgt die Zersetzung der Vorstufe (CH₄ :H₂ =0,5:300 sccm) wurde bei der gleichen Temperatur/dem gleichen Druck 50 min lang in den Ofen geleitet, um einen dünnen kristallinen Graphenfilm zu züchten. Nach der Synthese wurden die Graphenproben auf Raumtemperatur abgekühlt (der Methanfluss wurde bei 600 °C gestoppt). Der Kohlenstoff löst sich jedoch bis zu einigen Atomprozent in Metall auf; die Verwendung von Nichtkarbid-bildenden Metallen, z. B. Cu, Ni und Pt, wird bevorzugt [23]. Die am häufigsten verwendeten Metalle sind Ni und Cu, die beide als Katalysator wirken. Obwohl Ni billiger als Cu ist, hat sich herausgestellt, dass die thermisch katalytische Zersetzung von Methan auf Kupferfolien ein selbstlimitierender Prozess ist. In diesem Fall wurde berichtet, dass 95 % der Substratoberfläche von Graphen bedeckt sind [21]. Daher wird Cu die beliebte Wahl als Substratmaterial für CVD-gewachsenes einschichtiges Graphen. Abbildung 1 zeigt das optische Mikroskopbild und die Raman-Spektren von CVD-gewachsenem Graphen.

a Optische Mikroaufnahme von CVD-gezüchtetem Graphen auf Cu. b Raman-Spektroskopie von CVD-gezüchtetem Graphen auf Cu

2 veranschaulicht die Schemata des Kolophoniumtransfers bzw. der verbesserten Kolophoniumtransferprozesse. Kolophonium wurde auf das CVD-gewachsene Graphen als Schutzschild schleuderbeschichtet, um es vor Beschädigungen während des Übertragungsprozesses zu schützen. Der 50 wt. % Kolophoniumlösung (C₁₉ H₂₉ COOH), gelöst in Ethyllactat, wurde wegen der hohen Viskosität und der guten Filmbildungsfähigkeit verwendet. Beachten Sie, dass die Verwendung von Kolophonium mit einer Konzentration von weniger als 50 wt. % führt in der Regel zu einer geringeren Viskosität, Erstickung und einer geringen Filmbildungsfähigkeit, die Graphen nicht ausreichend unterstützen kann. Die Kolophonium-/Graphen-/Cu-Proben wurden dann in eine Reinigungslösung (HCl:H₂ O₂ :H₂ O =1:1:1) für 50 s, um den Staub und die Rückstände zu entfernen, die während des Spincoatings auf der Rückseite von Cu anhaften. Die zugängliche Graphen-Kupfer-Oberfläche wurde dann durch Eintauchen in eine Marmorlösung HCl (50 ml):H₂ . geätzt O (50 ml):CuSO₄ ·5H₂ O (10 g) für 1,5 h, wobei eine biegsame Membran aus Kolophonium/Graphen zurückbleibt, die in der Lösung suspendiert ist. Die suspendierte Membran wurde 5 Mal in DI-Wasser überführt, um restliche Ätzlösung zu spülen. Die schwimmende flexible und zerbrechliche Membran wurde auf das SiO₂ . übertragen Untergrund mit Sorgfalt und Präzision. Ein modifizierter Kolophoniumtransferprozess wurde vorgeschlagen, um die Polymerrückstände weiter zu reduzieren und die Qualität des transferierten Graphens zu verbessern, wobei Kolophonium/Graphen/SiO₂ Proben wurden mit Anisol bei 500 U/min für 10 Sekunden und bei 1200 U/min für 30 Sekunden schleuderbeschichtet. Alle Proben wurden kategorisiert in nicht gebacken (Raumtemperatur, RT) und bei 100 °C, 150 °C und 200 °C für 30 Minuten gebacken. Die tragende Kolophoniumschicht wird durch ein Acetonbad entfernt, während im verbesserten Kolophonium-aktivierten Transferverfahren Anisol verwendet wird, das dann ebenfalls durch ein Acetonbad entfernt wurde. Das gesamte übertragene Graphen wurde unter Verwendung der Raman-Spektroskopie bei einer Anregungswellenlänge von 532 nm in Luft unter Verwendung eines x 100-Objektivs charakterisiert, um die Qualität der unberührten und übertragenen Graphenschicht unter Verwendung des verbesserten Kolophonium-aktivierten Übertragungsverfahrens zu bestimmen. Die AFM-Charakterisierung erfolgt im Tapping-Modus unter Verwendung des Bruker Dimension Icon-Modells bei Standardtemperatur- und Atmosphärenbedingungen. Die Vierpunktmessung (Kelvin-Technik) wird durchgeführt, um den Schichtwiderstand an zufälligen Punkten auf dem 2 × 2 cm ² . zu messen Probenbereich.

Schema des Transferprozesses

Testen der Hypothese

Abbildung 3 zeigt die AFM-Bilder von Graphen unter Verwendung des Kolophoniumtransferverfahrens ohne das hier beschriebene Brennen bei Raumtemperatur (RT) und mit Brennen bei verschiedenen Temperaturen, dh 100 °C, 150 °C bzw. 200 °C für 30 min. . Die Oberflächenmorphologie des übertragenen Graphens wurde mit AFM im Nahkontaktmodus (Tapping) und atmosphärischen Standardbedingungen untersucht. Wie zu sehen ist, gibt es sichtbare Falten auf der Oberfläche aller Graphenproben, die nicht vermieden werden können, solange CVD-gewachsenes Graphen auf Cu verwendet wird. Abgesehen von Falten neigen einige Kolophoniumrückstände dazu, auf der Oberfläche zu bleiben, die als weiße Punkte im AFM-Spektrographenbild sichtbar sind. Bei genauerer Betrachtung zeigt das RT-Gehäuse die meisten Partikel im Gegensatz zu anderen beim Backen. Dies zeigt deutlich, dass das Backen nützlich ist, um Rückstandsteilchen im Kolophoniumübertragungsverfahren zu reduzieren. Der Effektivwert (RMS) und die Rauheit (R _q )-Werte des übertragenen Graphens werden auch durch Abtasten einer Oberfläche von 10 μm × 10 μm erfasst. Im Vergleich zu R _q Werte von 0,889 nm, 0,97 nm und 0,992 nm für Graphen, das bei 100, 150 und 200 °C gebacken wurde, dem niedrigsten R _q Wert von 0,668 nm tritt für das Graphen ohne Brennen auf. Dies weist jedoch darauf hin, dass Backen nicht vorteilhaft ist, um einen niedrigen R . zu erreichen _q Wert, der auch für die praktische Geräteanwendung von Graphen erwünscht ist. Dieses R _q Wert kann insbesondere zur Quantifizierung der Oberflächenmorphologie von übertragenem Graphen verwendet werden. Die zwischen der biegsamen Graphenmembran und SiO₂ . eingeschlossenen Wassermoleküle während der Aufnahme aus DI-Wasser würde das Graphen aufbrechen und somit Risse im Graphen erzeugen. Als Ergebnis ist die R _q Wert steigt mit steigender Backtemperatur. Es wird daher nicht empfohlen, Graphen bei hohen Temperaturen zu backen, selbst wenn das Backen die Rückstandspartikel gut reduziert.

AFM-Spektrum von a Kolophonium/Graphen-beschichteter Transfer bei Raumtemperatur (RMS =0,668 nm) und b –d Kolophonium-/Graphenprobe, gebacken bei 100 °C (RMS =0,889 nm), 150 °C (RMS =0,97 nm) bzw. 200 °C (RMS =0,992 nm)

Abbildung 4 zeigt die AFM-Bilder von Graphen unter Verwendung des verbesserten Kolophoniumtransferprozesses in Gegenwart von Anisol ohne Einbrennen (RT) und mit Einbrennen bei unterschiedlichen Temperaturen, dh 100 °C, 150 °C bzw. 200 °C für 30 Minuten . Wie zu sehen ist, werden auch für alle übertragenen Graphene Falten beobachtet, aber die Sichtbarkeit ist im Vergleich zu nur dem Kolophonium-aktivierten Transferprozess in Abb. 3 und dem PMMA-aktivierten Transferprozess in Abb. 5 schwächer Graphen in scharfem Gegensatz zu den Beobachtungen in Abb. 3. Bei dem verbesserten Kolophoniumtransferprozess würde diese bemerkenswerte Reduzierung von Rückstandspartikeln durch die Einführung von Anisol eher auf die Fähigkeit von Anisol als starkes Lösungsmittel in Zusammenarbeit mit Aceton zurückgeführt. Anisol/Kolophonium löst sich leichter als reines Kolophonium in Aceton, was bei dem verbesserten Kolophoniumtransferprozess zu saubererem Graphen führt. Darüber hinaus ist die R _q Werte für Graphen ohne Brennen und mit Brennen bei 100, 150 und 200 °C sind 0,523 nm, 0,887 nm, 0,95 nm bzw. 0,98 nm. Eine Lockerung des übertragenen Graphens durch die Einführung von Anisol kann dazu beitragen, den niedrigeren R . zu erreichen _q Wert von 0,523 nm im verbesserten Kolophoniumtransferprozess als der von 0,668 nm im Kolophoniumtransferprozess, während der niedrigste Wert für R _q im Fall eines herkömmlichen Übertragungsverfahrens mit PMMA beträgt es 1,03 nm. Bei diesem verbesserten Kolophoniumtransferverfahren wird erneut bewiesen, dass das Backen nicht vorteilhaft ist, um einen niedrigen R . zu erreichen _q Wert aus ähnlichen Gründen, d. h. Risse, die während des Brennens bei hoher Temperatur erzeugt werden. Beachten Sie, dass im Vergleich zum R _q Wert von 1,03 nm im PMMA-Transferprozess zeigen sowohl der Kolophonium- als auch der verbesserte Kolophoniumtransferprozess ein viel kleineres R _q -Werte, was die Überlegenheit der in dieser Arbeit übernommenen Graphen-Transferprozesse manifestiert. Verglichen mit R _q Rauheit, die maximale Höhe großer Restpartikel (R _max ) ist auch ein wichtiger Parameter bei der Anwendung großflächiger Dünnschichtbauelemente, da er bestimmt, ob in Bauelementen ein Kurzschluss auftreten kann. Abbildung 6b zeigt den durchschnittlichen R _max bei Raumtemperatur, 100 °C, 150 °C und 200 °C. Der Mindestwert für das R _max , d. h. 15 nm, wird bei RT für Anisol/Kolophonium/Graphen erreicht. Dies bestätigt auch den Vorteil des verbesserten Kolophoniumtransferprozesses bei RT.

AFM-Spektrum von a Anisol/Kolophonium/Graphen-beschichteter Transfer bei Raumtemperatur (RMS =0,523 nm) und b –d Anisol-/Kolophonium-/Graphen-Probe, gebacken bei 100 °C (RMS =0,887 nm), 150 °C (RMS =0,950 nm) bzw. 200 °C (RMS =0,98 nm)

AFM-Spektrum von a PMMA-beschichteter Transfer bei Raumtemperatur (RMS =1,03 nm) und b –d Übertragene PMMA-Probe, gebacken bei 100 °C (RMS =1,51 nm), 150 °C (RMS =1,49 nm) bzw. 200 °C (RMS =1,72 nm)

a Root Mean Square (RMS) (nm) Rauheit von PMMA, Kolophonium/Graphen und Anisol/Kolophonium/Graphen. b Maximale Höhe (R _max ) von PMMA, Kolophonium/Graphen und Anisol/Kolophonium/Graphen-beschichtetem Transfer

Trotzdem ist der verbesserte Kolophoniumtransferprozess offensichtlich vorteilhaft in Bezug auf Rückstandspartikel und R _q Werte und R _max , verdient die Qualität des übertragenen Graphens eine Bewertung. In Fig. 7 sind die Raman-Spektren von Graphen wie übertragen unter Verwendung des Kolophonium- und des verbesserten Kolophoniumtransferverfahrens ohne Brennen (RT) und mit Brennen bei 100 °C, 150 °C und 200 °C dargestellt. Wie in Abb. 7a zu sehen, befinden sich zwei Peaks in den Raman-Spektren bei 1580 cm ⁻¹ (G), ein primärer Schwingungsmodus in der Ebene und 2676 cm ⁻¹ , ein Oberton zweiter Ordnung einer anderen Schwingung in der Ebene (2D), gefunden. Diese Peaks werden von einem 532-nm-Anregungslaser erzeugt. Die Position und Form dieser beiden Peaks sind prominent und definieren klar das Material, das Graphen sein soll. Auch die Verhältnisse der 2D-Band- zu G-Band-Intensitäten (I _2D /Ich _G ) sind 1.61 bis 1.65, was auf die einzelne Schicht des so übertragenen Graphens hinweist. Das Fehlen von D-Peaks in den Raman-Spektren für das übertragene Graphen beim Backen bei unterschiedlichen Temperaturen bestätigt, dass die Störung sowohl bei der Verwendung des Kolophonium- als auch des verbesserten Kolophoniumtransferprozesses unwahrscheinlich ist. Außerdem werden für alle übertragenen Graphene keine Kolophonium- und Anisol-bezogenen Peaks festgestellt. Die Annahme, dass keine Kolophonium- oder Anisol-bezogenen Peaks vorliegen, wurde aufgrund der Tatsache gemacht, dass die Raman-Spektren nach dem Transferprozess dieselben zu sein schienen wie die beobachteten Raman-Spektren von reinem Graphen, das auf Cu gewachsen war. Das Auftreten des D-Peaks nach dem Transferprozess in der gebrannten Probe zeigt die induzierten Defekte während der Entfernung des Kolophoniums. Außerdem sind die Kolophoniumrückstände nach dem Transferprozess sehr gering. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Kolophonium-bezogene Peaks in den Raman-Spektren des übertragenen Graphens erscheinen.

b Raman-Spektrum des Kolophonium/Graphen-beschichteten Transfers bei unterschiedlichen Temperaturen im Vergleich zum PMMA-Transfer. b Raman-Spektrum von Anisol/Kolophonium/Graphen-beschichtetem Transfer bei unterschiedlichen Temperaturen im Vergleich zum PMMA-Transfer

Verschiebungen sowohl der G- als auch der 2D-Raman-Peaks von Graphen werden normalerweise durch eine Kombination von Dehnung und Dotierung aufgrund der Wechselwirkung mit dem Substrat oder der Trägerschicht während des Transferprozesses erzeugt. Es ist bekannt, dass die Blauverschiebung sowohl der G-Band- als auch der 2D-Bandpositionen auf eine p-Dotierung von Graphen hindeutet. Die damit verbundene 2D-Peak-Hochschaltung von ~ 6 cm ⁻¹ demonstriert die Dotierung eines Kolophonium-aktivierten Transferprozesses; das beschriebene Phänomen wurde bereits in der Literatur beschrieben [24, 25]. Die Spitzenintensität für unverändert übertragenes Graphen ohne Brennen ist offensichtlich höher als die mit Brennen bei hohen Temperaturen. Außerdem beträgt die Halbwertsbreite (FWHM) des 2D-Bandes für unverändert übertragenes Graphen ohne Brennen 38,18 cm ⁻¹ . das ist das kleinste im Vergleich zu denen mit Backen bei hohen Temperaturen. Diese Ergebnisse bedeuten, dass die Raumtemperatur für die Erzielung von Graphen von hoher Qualität während des Kolophoniumtransferprozesses günstig ist.

In Fig. 7b sind die Raman-Spektren für Graphen wie übertragen unter Verwendung des verbesserten Kolophoniumübertragungsverfahrens gezeigt; ähnliche Beobachtungen lassen sich für Graphen im unveränderten Zustand unter Verwendung des Kolophoniumtransferverfahrens machen. Die Spitzenintensität ist ebenfalls sehr hoch, und der FWHM-Wert der 2D-Bande für unverändert übertragenes Graphen ohne Backen beträgt 35,79 cm ⁻¹ . die etwas niedriger ist als in Abb. 7a. Alle oben genannten Ergebnisse zeigen, dass die Qualität des übertragenen Graphens intakt oder sogar besser ist, wenn dieser verbesserte Kolophoniumtransferprozess im Vergleich zum Kolophoniumtransferprozess verwendet wird.

Abbildung 8a veranschaulicht die I-V-Eigenschaften des übertragenen Graphens unter Verwendung des PMMA-, Kolophonium- und Anisol/Kolophonium-Transferprozesses. Um die Qualität des übertragenen Graphens zu überprüfen, muss der Schichtwiderstand (R _sch ) Daten gesammelt und in Abb. 8b, c dargestellt. Der Schichtwiderstand wurde mit einem 4-Sonden-Widerstandsmesssystem gemessen. Darüber hinaus ist dies eine wesentliche und wichtigste Kennzahl für die elektrische Leistung von 2D-Materialien. R _sch wird an 5 Punkten an jeder Probe gemessen. Die Größe der Probe beträgt etwa 2 × 2 cm ² . um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. In Abb. 8b ist das R _sch Daten für Graphen im unveränderten Zustand unter Verwendung des Kolophoniumtransferverfahrens an zufälligen Stellen werden präsentiert. Wie zu sehen ist, für alle Graphene, gestreute R _sch auf der Oberfläche des übertragenen Graphens werden Werte im Bereich von 500–700 /□ gefunden. Der niedrigste Wert von R _sch tritt für das Graphen ohne Brennen auf, was auch gut mit den Beobachtungen aus den Raman-Spektren übereinstimmt. In Abb. 8c ist das R _sch Werte für unverändert übertragenes Graphen unter Verwendung des verbesserten Kolophoniumtransferverfahrens werden gezeigt. Wie in Fig. 8a zu sehen ist, ist die Gleichförmigkeit von R _sch ist viel besser und die Reichweite von R _sch Werte ist deutlich schmaler, d. h. 500–600 /□. Noch wichtiger ist die R _sch Werte im verbesserten Kolophoniumtransferprozess sind im Allgemeinen niedriger als die im Kolophoniumtransferprozess und die niedrigsten R _sch Wert von ~ 500 Ω/□ tritt auch für das Graphen ohne Backen auf. Abbildung 9a, b zeigt den Durchschnittswert des Schichtwiderstands über die Probenoberfläche. Das Balkendiagramm zeigt deutlich, dass der Durchschnittswert des Schichtwiderstands für das verbesserte Kolophoniumübertragungsverfahren am niedrigsten ist, d. h. 493,4  Ω/□. Dies zeigt erneut die Überlegenheit dieses verbesserten Übertragungsverfahrens, das in der vorliegenden Arbeit vorgeschlagen wurde, in Bezug auf die elektrische Leistung. Es ist natürlich erwähnenswert, dass die Änderungen des Schichtwiderstands neben der verbesserten elektrischen Leistung auch auf andere Faktoren wie Dotierung zurückzuführen sein können.

a I-V-Kennlinie für typisches transferiertes Graphen unter Verwendung von PMMA, Kolophonium und Anisol/Kolophonium-Graphen. b Schichtwiderstand R _sch Messung an 5 verschiedenen zufälligen Stellen von Graphen wie übertragen durch Kolophonium/Graphen. c Schichtwiderstandsmessung an 5 verschiedenen zufälligen Stellen des übertragenen Graphens durch Anisol/Kolophonium/Graphen

a Mittelwert der Schichtwiderstandsmessung des Kolophonium-aktivierten Transferprozesses. b Durchschnittswerte des Schichtwiderstands des verbesserten Kolophonium-aktivierten Übertragungsverfahrens mit dem minimalen Schichtwiderstandswert von 493,4 Ω/□ bei RT

Implikationen der Hypothese

In dieser Arbeit wird ein verbessertes Kolophoniumtransferverfahren vorgeschlagen, um auf Basis des Kolophoniumtransferverfahrens Restpartikel weiter zu reduzieren. Der etablierte verbesserte Transferprozess wird mit dem konventionellen PMMA Transferprozess verglichen. Es hat sich herausgestellt, dass dieser verbesserte Kolophoniumtransferprozess durch die Einführung von Anisol in der Tat im Hinblick auf deutlich reduzierte Rückstandspartikel sowie eine gute Qualität des transferierten Graphens vorteilhaft ist. Diese bemerkenswerte Reduzierung der Rückstandspartikel würde eher der Fähigkeit von Anisol als starkes Lösungsmittel in Verbindung mit Aceton zugeschrieben werden. Anisol/Kolophonium löst sich leichter als reines Kolophonium in Aceton, was bei diesem verbesserten Kolophoniumtransferprozess zu saubererem Graphen führt. Der FWHM-Wert der 2D-Bande für unverändert übertragenes Graphen unter Verwendung des verbesserten Kolophoniumtransferprozesses beträgt 35,79 cm ⁻¹ , was offensichtlich kleiner ist als 38,18 cm ⁻¹ für den Transfer von Graphen unter Verwendung des Kolophoniumtransferverfahrens. Darüber hinaus zeigt das übertragene Graphen unter Verwendung des verbesserten Kolophoniumtransferprozesses im Allgemeinen niedrigere R _sch Werte von 500–600 Ω/□ als die von 500–700 Ω/□ bei Verwendung des Kolophoniumtransferverfahrens. Es wurde festgestellt, dass das Backen bei hohen Temperaturen geringfügige Auswirkungen auf die Rückstandspartikel und die Qualität des übertragenen Graphens ausübt, was daher nicht empfohlen wird. Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse sollten hilfreich sein, um einen sauberen Graphen-Transferprozess voranzutreiben, um in Zukunft graphenbasierte Geräte mit hoher Leistung zu realisieren.

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Die Autoren erklären, dass die Materialien, Daten und zugehörigen Protokolle den Lesern zur Verfügung stehen und alle für die Analyse verwendeten Daten in diesem Artikel enthalten sind.